小游园锅炉房的锅炉母管增加一条与锅炉并联的分流管道,解决了玻璃厂家属院一次网供暖问题;⑵ 阀门和除污器的正确选型以及水泵进出口的管道管径适当加大一到两号,降低了管道局部阻力损失
以下为本篇论文正文：
摘 要 针对兴锂热力公司通过对水循环阻力分析、水泵选择以及管线改造工作的实施,达到节能降耗进行简要论述.
关键词 供热循环 阻力 循环泵
供热循环系统的阻力主要来自两个方面:一是热水在输送管道中流动产生的阻力,叫做沿程阻力;二是由于各种水利元件和供热设备对水的流动产生的阻力,叫做局部阻力.对于沿程阻力,根据规范中规定:最不利环路的比摩阻应在30~60 Pa/m,其它环路的比摩阻应小于等于 300 Pa/m ,同时循环水的流速小于等于3m/s.对于各种供热设备的局部阻力,不同的产品有不同的标准.供热系统最不利环路中的局部阻力和沿程阻力的大小决定了选用循环水泵扬程的大小,循环水泵扬程的大小直接影响着水泵电耗的大小,因此,有必要对供热系统中,涉及最不利环路的各种阻力进行详细的分析.
1 热力站的阻力
供热系统的热力站有两种主要形式,一种是热水锅炉直接供暖的形式;另一种是换热器换热间接供暖的形式.
⑴ 目前我公司锅炉供热燃气热水锅炉,根据其额定发热量的大小分为 4.2 MW、5.6 MW、7 MW、14MW 等多种规格,根据其热媒参数可分为 95/70 ℃、115/70 ℃等.锅炉在通过额定水量的情况下,锅炉的阻力应在40~80 kPa之间.在供暖实际中,造成锅炉阻力增大的原因主要是锅炉通过的实际水量大于其额定的循环水量. 在锅炉的铭牌参数里,并没有提供额定循环水量的数据,具体到一台锅炉具体的循环水量是多少呢?可以通过下面的公式进行计算:
G=860×Q/(tg-th)式中,G为锅炉的额定循环水量,m3/h;Q为锅炉的额定发热量,MW;tg-th为锅炉的额定进水温度与出水温度之差,℃.
对于锅炉的循环水量允许有一定的波动,波动的范围应小于20%.当实际流量超过额定流量过多时,大大增加锅炉的阻力;当实际流量低于额定流量过多时,会使锅炉内的部分管束流量发生偏流,造成局部汽化或爆管. 我国的锅炉标准最低热媒参数是95/70℃,供回水温差是25 ℃,而实际供热运行中,供回水的温度一般在20 ℃左右,即使是20 ℃的供回水温差,与锅炉的额定温差相比还差5 ℃,当锅炉满负荷运行时,根据锅炉产热和热用户散热的平衡关系可以计算出锅炉的循环水量为:
① 对于14 MW,95/70 ℃的锅炉,在温差25 ℃和20 ℃时的相应流量是:额定流量 860×14/25=482 m3/h ,实际流量:860×14/20=602 m3/h;② 对于14 MW,115/70 ℃的锅炉,在温差45 ℃和20 ℃时的相应流量是:额定流量:860×14/45=268m3/h,实际流量:860×14/20=602 m3/h.
假如锅炉在额定水量下运行,其阻力是50 kPa,在上述实际流量下运行时的阻力是:对于 14 MW,95/70 ℃的锅炉实际阻力是:(50/482)×602×602=79 kPa; 对 于 14 MW,115/70 ℃ 的 锅 炉 实 际 阻 力是:(50/268)×602×602=252 kPa 两种不同参数的锅炉阻力分别增加了 29 kPa 和 202 kPa. 锅炉阻力的增加也就是增加了循环泵的负担,增加了电耗,因此要把锅炉的阻力降低到合理的程度.具体的方法是根据锅炉流量增加的程度,增加一条与锅炉并联的分流管道,分流的管径应通过合理的水力计算确定,分流管道上安装的阀门应该是调节阀、平衡阀或自力式流量控制阀,不应是闸板阀.应用时使用流量计测定锅炉的实际水量来决定阀门的开启程度.目前我公司小游园锅炉房的锅炉母管就增加一条与锅炉并联的分流管道,使用效果很好.
⑵ 换热器:供热系统中常用的换热器是板式换热器,换热器对于热媒参数和循环流量的要求不象锅炉那样严格,但过高的流量同样会大大增加换热器的阻力,影响水泵出力.换热器的阻力一般控制在20~50 kPa.
2 除污器
在循环泵的进口前,都安装有除污器,目的是清除管道中的杂质,保证水泵和锅炉的安全运行.除污器的阻力一般在 10~20 kPa 之间.出现除污器阻力增大的原因有以下几个方面:第一,除污器堵塞,这种原因在现场见到的比较多;第二,非正常原因,如用原有的两个小型号的除污器并联安装在大一号的管道上.使用自制的除污器在制作当中流道或流通面积制作不合理.
3 循环泵进出口的阻力
水泵进出口阻力的大小取决于水泵进出口各种水利元件的阻力和进出口管道的阻力,正常情况下,从水泵进水管与回水母管连接处到水泵出水管与系统供水母管的连接处之间的阻力损失在 30~60 kPa之间,而实际在供热系统中,这个阻力多达到50~100kPa之间,只是由于这段阻力在现场不容易发现而被人忽略. 水泵的进口管径比出口管径一般情况下要大一号,进口管道的水流速度在 2.5~3 m/s以上,出口管道的水流速度一般2~2.5 m/s 以上,这样的流速对于管道来讲比摩阻将达到 200~300 Pa/m 以上,所以无论对于管道还是对于水利元件,都将产生巨大的阻力.如:我单位蟠龙山庄小区换热站低区循环水泵,型号SB-ZL-250-200-340A,进水管DN250,出水管 DN200,流量 800 m3/h,扬程 32 m,电机功率 90kW,泵的效率 86%,转速 1 450 r/min. 先按进水管DN250,出水管 DN200 扩一号也是 DN250 进行计算. 进水管的水利元件有三通一个,闸阀一个,软连接一个.局部阻力系数:1+0.5+2=3.5,出水管的水利元件有大小头一个,软连接一个,止回阀一个,闸阀一个,三通一个,局部阻力系数:0.3+2+3+0.5+1.5=7.3,当水的流量是800 m3/h时,流速为4.145m/s,水泵进出口连接母管的管道 DN250 的比摩阻是 796 Pa/m,按水泵进出口管道总长度 20 m 计算:
796×20/10 000=16 kPa,进水管的阻力:P=S×V2/2g=3.5×4.145×4.145/2×9.8=31 kPa ,出水管的阻力:
P=S×V2/2g=7.3×4.145×4.145/2×9.8=64 kPa ,进出口阻力合计为31+64+16=111 kPa ,再按进水管和出水管都扩大到 DN300 进行计算:水的流速为 2.927m/s,水泵进出口连接母管的管道DN300的比摩阻是294 Pa/m,按水泵进出口管道总长度20 m计算,294×20/10 000=6 kPa.进水管的阻力:P=S×V2/2g=3.5×2.927×2.927/2×9.8=15 kPa ,出水管的阻力:P=S×V2/2g=7.3×2.927×4.145/2×9.8=32 kPa ,进出口阻力合计为1.5+3.2+0.6=53 kPa 规范中规定:供热系统最不利环路中的比摩阻为30~60 Pa/m,其它环路的比摩阻不能大于 300 Pa/m,同时水的流速不能高于3 m/s.对于供热循环泵的进出口的管道,属于供热系统中所有环路包括最不利环路中的一部分,它的比摩阻如何取规范中没有明确规定.在上面的分析中,当管道由DN250增大为DN300后,总阻力减少了58 kPa.因此,在安装水泵的时候,水泵进出口的管道管径还应适当加大一到两号.
4 热用户
对于热用户,一般情况下以热用户的入口阀门井为界,阀门井以里属于热用户系统,这里的热用户指的是一般住宅.根据热用户室内系统的不同形式,其阻力大小也不同.传统的上给下回单管串联系统,它的阻力大小是5~20 kPa,但顶楼与一楼的室温温差较大.新建的立管在楼梯间的分户控制一户一环系统,它的阻力一般是20~40 kPa,这种供暖方式解决了户与户温差大的缺陷.
5 结论
本人通过学习以及在实际工作中的实践得出以下结论:
⑴ 小游园锅炉房的锅炉母管增加一条与锅炉并联的分流管道,解决了玻璃厂家属院一次网供暖问题;⑵ 阀门和除污器的正确选型以及水泵进出口的管道管径适当加大一到两号,降低了管道局部阻力损失;⑶ 分户改造供暖方式解决了户与户温差大的缺陷.
参考文献
[1] 邸亮. 浅谈供热企业技术创新与节能减排 . 区域供热.2010.5.
[2] 董铁山,董久樟.城镇供热管网工程施工技术[M].中国电力出版社,2009.1.
